[发明专利]一种锂离子电池复合负极材料及制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开一种锂离子电池复合负极材料及制备方法和锂离子电池，涉及锂离子电池领域，所述锂离子电池复合负极材料包括石墨复合结构以及硬炭；所述硬炭填充于相邻所述石墨复合结构的间隙；所述石墨复合结构包括骨架、包覆层以及粘结层；所述包覆层包覆于所述骨架的外部；所述粘结层位于所述骨架与所述包覆层之间；其中所述骨架为天然石墨；所述包覆层以及所述粘结层均为软炭。本发明提供的锂离子电池复合负极材料，通过该多结构复合负极材料各成分之间的协同作用，使得该复合负极材料具有脱嵌锂膨胀小、能量密度高、充放电速度快的特性，满足锂离子电池对高能量密度、高倍率性能以及高首次效率的需求。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合负极材料及制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有比容量高、工作电压高、安全性好、寿命长、无记忆效应等一系列优点，广泛应用于计算机、通信、消费类电子产品以及动力装置和储能设备领域。近年来，随着电子产品及车载与储能设备对小型化、轻量化及多功能、长时间驱动化的要求不断提高，对锂离子电池性能的要求也不断提升。

负极材料作为电池核心部件之一，对锂离子电池综合性能的提升起到关键作用。目前锂离子电池的负极材料以石墨类碳材料占主导地位，其中天然石墨因具有较高的充放电容量、良好的充放电平台、来源丰富、成本低廉等优点而具有广泛的应用前景，但是天然石墨材料为各相异性结构，由天然石墨制备的锂离子电池负极材料在极片涂布辊压过程中，天然石墨颗粒容易形成平行集流体的定向排列电极结构，在整个电极上产生一致的取向，在锂离子电池的充放电循环过程中，石墨层形变显著，使得负极材料脱嵌锂膨胀大，能量密度低。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种锂离子电池复合负极材料，所述锂离子电池复合负极材料包括石墨复合结构以及硬碳；

所述硬碳填充于相邻所述石墨复合结构的间隙；

所述石墨复合结构包括骨架、包覆层以及粘结层；

所述包覆层包覆于所述骨架的外部；

所述粘结层位于所述骨架与所述包覆层之间；

其中所述骨架为天然石墨；

所述包覆层以及所述粘结层均为软碳。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池复合负极材料的制备方法，用于制备上述的锂离子电池复合负极材料，包括：

S1：将天然石墨、沥青、植物系高分子材料混合均匀，得到混合原料；

S2：将所述混合原料置于带有搅拌装置的第一加热炉中，于惰性气氛、100℃～900℃温度下对所述混合原料进行第一次碳化处理，得到粉末A；

S3：将所述粉末A置于第二加热炉中，于惰性气氛、900℃～1400℃温度下对所述粉末A进行第二次碳化处理，得到粉末B；

S4：将所述粉末B置于第三加热炉中，于惰性气氛、2800℃～3000℃温度下对所述粉末B进行石墨化处理，得到锂离子电池复合负极材料。

可选地，所述天然石墨、所述沥青、所述植物系高分子材料的质量比范围为100：(10～30)：(20～40)。

可选地，所述天然石墨为鳞片状；所述鳞片状天然石墨的粒径范围为1～15μm。

可选地，所述沥青为高软化点沥青；所述高软化点沥青包括煤沥青、石油沥青、中间相沥青中的至少一种；所述高软化点沥青的粒径范围为1～30μm；所述植物系高分子材料包括包括蔗糖、纤维素、淀粉中的至少一种；所述植物系高分子材料的粒径范围为1～30μm。